EP4288176B1 - Schlammabscheider - Google Patents

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EP4288176B1
EP4288176B1 EP22711184.6A EP22711184A EP4288176B1 EP 4288176 B1 EP4288176 B1 EP 4288176B1 EP 22711184 A EP22711184 A EP 22711184A EP 4288176 B1 EP4288176 B1 EP 4288176B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inlet
outlet
opening
sludge separator
end section
Prior art date
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Active
Application number
EP22711184.6A
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English (en)
French (fr)
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EP4288176A2 (de
Inventor
Stefan Mayer
Andreas Sattler
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Washtec Holding GmbH
Original Assignee
Washtec Holding GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Washtec Holding GmbH filed Critical Washtec Holding GmbH
Publication of EP4288176A2 publication Critical patent/EP4288176A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4288176B1 publication Critical patent/EP4288176B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2405—Feed mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2411—Feed mechanisms for settling tanks having a tangential inlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0024—Inlets or outlets provided with regulating devices, e.g. valves, flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2427—The feed or discharge opening located at a distant position from the side walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2444—Discharge mechanisms for the classified liquid

Definitions

  • the present invention relates to a sludge separator, in particular for a vehicle washing system, with a sedimentation basin that has a side wall and a base.
  • the sedimentation basin is divided vertically into a lower sediment region, an intermediate region and an upper liquid exchange region.
  • the sludge separator also has an inlet for supplying a liquid carrying solid particles into the sedimentation basin, which inlet has an end section with an inlet opening, wherein the inlet opening is arranged vertically in the upper liquid exchange region and opens into the sedimentation basin in a horizontal plane in an edge region of the sedimentation basin.
  • the sludge separator also has an outlet for discharging liquid from the sedimentation basin, which outlet has an outlet opening that is arranged vertically in the upper liquid exchange region.
  • a sludge separator for separating particles contained in a liquid is known.
  • the sludge separator has an upper inlet opening, a separator housing and a lower outlet opening.
  • the inlet opening and the outlet opening are arranged coaxially to the vertical housing axis.
  • the flow through the sludge separator is in a vertical direction from the upper inlet opening to the lower outlet opening.
  • the supplied liquid passes through a particle separator with flow deflection elements, which cause a flow deflection between axial and radial directions.
  • the substances to be separated are separated by these flow deflection elements. They sediment in a collecting pot and are led out from there via a drain line.
  • sludge separators which work according to the cyclone principle.
  • the WO 2009/122127 A1 a sludge separator with a pot-shaped separating tank with an inlet arranged in the upper tank area for supplying liquid into the separating tank and an outlet arranged in the upper tank area for discharging the liquid from the separating tank.
  • a pipe open at the bottom is arranged coaxially inside the separating tank.
  • the outlet is connected in a communicating manner to the interior of the pipe, the inlet opens into an annular space between the tank wall and the pipe.
  • the inlet and the outlet are arranged in such a way that liquid introduced into the separating tank is discharged in a cyclone-like movement along the tank wall downwards and then flows upwards through the pipe to the outlet within the cyclone-like downward-flowing liquid. Solid particles separated by the cyclone effect sink down along the tank wall into a sludge settling chamber provided at the lower end of the tank.
  • a sludge trap for wastewater that is contaminated with sediment.
  • the sludge trap consists of a calming basin that has a lower side inlet and an upper outlet.
  • the mouth of the inlet is aligned approximately tangentially to the wall of the calming basin.
  • the upper outlet is located approximately in the center of the calming basin.
  • the central upper outlet is surrounded at a distance by a hollow body-shaped, permeable insert that is placed vertically around it.
  • the geometry of the inlet and outlet creates a spiral flow around the hollow body-shaped insert, which flows in a spiral from bottom to top to the outlet.
  • a separation plant with a similar sludge trap is in the DE 94 12 973 U1 described.
  • the sludge trap of this separation system is intended to separate, for example, suspended solids in the wastewater of a car wash.
  • the DE 92 08 367 U1 A separating tank which can be used either as a sludge trap or as a pre-separator with an inlet and an outlet.
  • the inlet and outlet of this separating tank are arranged at approximately the same height in the upper area opposite each other on the edge of the tank.
  • impact plates are mounted on the inlet and outlet.
  • the dirty water from the washing system should be treated in such a way that solid particles carried along by the protective water settle in the sedimentation basin.
  • the separation performance of the sludge separator should be as high as possible.
  • the US 2007/0267342 A1 describes a separation system for retaining floating and non-floating particles in a storage chamber of a treatment tank.
  • the storage chamber includes an inlet and an outlet.
  • the outlet is positioned in the storage chamber to minimally disturb the primary and secondary liquid flow patterns in the storage chamber.
  • a circular or rotating flow pattern is created in the storage chamber and an outlet opening of the storage chamber is centered on an axis of the circular flow pattern.
  • the EP 0703324 A1 describes a sludge trap for wastewater contaminated with sediment, consisting of a settling tank with an upper lateral inlet and an upper outlet. The mouth of the inlet is aligned at least approximately tangentially to the wall of the settling tank and the upper outlet is located approximately in the center of the settling tank.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a sludge separator which has an improved separation performance for solid particles which are fed to the sedimentation tank via the introduced liquid.
  • the end section of the sludge separator described above is aligned so that the supplied liquid flows tangentially into the sedimentation basin and the outlet opening is arranged in a horizontal plane in a central region of the sedimentation basin.
  • Sludge is understood to mean solid particles carried, e.g. suspended, in a liquid stream.
  • a sludge separator in the sense of the invention is therefore understood to be a device for separating solid particles from a liquid stream.
  • the edge region of the sedimentation basin is understood to be a radially outer region of the sedimentation basin in a horizontal plane in which the inlet opening is arranged.
  • the largest horizontal extension of the sedimentation basin results in at least one horizontal direction.
  • this largest horizontal extension is the radius of the circular disk.
  • the edge region ranges from the outside 0% to 30%, in particular from 0% to 10%, of the largest horizontal extension in the direction of the geometric center.
  • the middle area of the sedimentation basin is understood to mean a central area of the sedimentation basin in a horizontal plane in which the drain opening is arranged. Starting from the geometric center of this horizontal cross section of the sedimentation basin, the middle area extends from the geometric center to 40%, in particular 30%, to the edge of the sedimentation basin in the respective horizontal direction.
  • the end section of the inlet is understood to mean the section of the inlet which essentially determines the flow direction of the liquid emerging from the inlet opening.
  • the end section is in particular straight. It is essentially tangential in relation to the sedimentation basin and in particular essentially horizontally aligned. A tangential alignment is understood to mean that the flow direction at the inlet opening is essentially parallel to a tangent at the edge of the sedimentation basin.
  • the invention is based on the finding that an improved separation performance of the sludge separator can be achieved by the liquid containing solid particles, which is fed to the sedimentation tank, forming a has a decreasing flow velocity so that solid particles can settle.
  • Vertical flows should be avoided. Simulations have shown that, depending on the inlet geometry, a liquid roller can form which transports already sedimented material back into the upper liquid layers. On the other hand, it has been found that flows can form through which the liquid carrying solid particles is led directly from the inlet to the outlet. This is disadvantageous because no solid particles can be separated.
  • a substantially tangential and/or substantially horizontal orientation of the end section is thus understood to mean that the end section is aligned in such a way that a peripheral, circulating flow is formed.
  • the geometry and arrangement of the inlet and outlet according to the invention thus advantageously ensures that the residence time of the newly supplied liquid in the sedimentation basin is sufficiently long so that solid particles can be separated.
  • a flow that leads directly from the inlet opening to the outlet opening is prevented.
  • vertical flows are prevented, which are detrimental to the separation performance of the sludge separator.
  • the sludge separator according to the invention can provide improved separation performance.
  • the inner wall of the side wall of the sedimentation tank is particularly cylindrical in shape. In a horizontal cross-section, the inner wall thus forms a circle.
  • the tangential inflow of the liquid at the outer edge of the sedimentation tank creates a slow horizontal flow in the upper liquid exchange area, which causes a very small flow in the vertical direction, so that no particles that have already sedimented are transported upwards.
  • the liquid volume remains in the sedimentation tank for a long time, so that solid particles can be separated particularly well.
  • the inner wall of the sedimentation basin can also have a different geometry.
  • it can be semicircular or rectangular.
  • the liquid introduced via the inlet has essentially no rotation of its own due to the lamellae in the end section of the inlet.
  • the flow circles the sedimentation basin essentially in the horizontal plane of the inlet opening and is slowed down in the process.
  • the downward component of the flow is very small throughout the sedimentation basin. Simulations have shown that the downward component of the flow is about an order of magnitude lower than the flow velocity along the main component, i.e. in particular in the tangential direction.
  • the flow formed by the lamellae in the end section of the inlet is advantageous in conjunction with an outlet opening located in the middle area of the sedimentation basin.
  • a substantially flow-free zone is formed because the self-rotation of the supplied liquid is prevented by the lamellae.
  • the geometry of the inlet and outlet according to the invention thus ensures that the residence time of the liquid in the sedimentation basin is sufficiently long so that solid particles can be separated. In this way, the sludge separator according to the invention can provide improved separation performance.
  • the lamellae are arranged in particular parallel to one another and in the flow direction of the supplied liquid in the end section.
  • the lamellae extend in particular in the axial direction of the end section of the inlet.
  • the lamellae have flat flow guide surfaces, the normals of which are each aligned orthogonally to the axial direction of the end section.
  • the flow guide surfaces enable the lamellae to generate a self-rotation-free flow in the direction of the inlet opening, where the liquid is then guided into the sedimentation basin.
  • the lamellae can divide the end section into several separate flow channels, particularly in a cross-section.
  • the lamellae can form flow channels next to each other.
  • the lamellae are aligned vertically. It has been found that in this case a particularly uniform horizontal flow can be formed in the upper liquid exchange area of the sedimentation basin, which prevents particles that have already settled from being transported upwards by vertical flows. The normals of the flow guide surfaces of the lamellae are therefore aligned horizontally in this case.
  • the extension of the lamellae in the axial direction of the end section is in particular greater than the extension in a cross-sectional direction of the end section.
  • the lamellae are thus elongated in the axial direction of the end section. This can prevent the supplied liquid from rotating in a particularly effective way.
  • one or more further inlet openings are provided in addition to the said inlet opening, the end section of this further inlet opening or the end sections of these further inlet openings are aligned in the same way as the end section of the one mentioned inlet opening, i.e. the supplied liquid also flows in via the further inlet opening or the further inlet openings tangentially to the side wall of the sedimentation basin.
  • the sludge separator according to the invention has in particular only the one mentioned inlet opening. Thus, in particular, no further inlet opening is provided.
  • the ratio of the entire cross-sectional area of the inlet to the smallest cross-sectional area of the outlet is in a range from 2 to 10, in particular in a range from 4 to 8 and preferably in a range from 5 to 7.
  • the outlet geometry thus has a smaller cross-section than the inlet geometry. This leads to the liquid flow being dammed up in the basin. This is particularly advantageous when liquid is supplied intermittently, as in a gantry washing system, for example.
  • the pulse-shaped inflow of the liquid is then stretched on the outlet side to a longer time interval for the outlet. This increases the average residence time of the liquid in the sedimentation basin, which in turn improves the separation performance of the sludge separator.
  • the drain opening of the sludge separator according to the invention can be directed downwards or upwards.
  • An upwards orientation of the drain opening is advantageous because the proportion of solid particles that still flows slightly upwards in this case reaches the drain opening less frequently.
  • a downwards orientation However, a drain opening can be advantageous if the drain is to be more easily integrated into an existing sedimentation tank.
  • the outlet has an overflow opening which is arranged above the outlet opening.
  • an overflow opening is provided in order to be able to drain off an excessive amount of liquid introduced into the sedimentation basin.
  • the overflow opening is particularly important when the outlet cross-section of the outlet is smaller than the inlet cross-section of the inlet.
  • the drain has a vertically aligned first drain pipe section, on one side of which the drain opening is formed, and which on the other side merges into a horizontally aligned second drain pipe section, which in turn opens into a third drain pipe section, which has a larger cross-section.
  • the third drain pipe section can have a weir with an overflow edge and the overflow opening above the mouth of the second drain pipe section. This advantageously allows the overflow opening to be compactly integrated into the pipe sections of the drain.
  • overflowing liquid can be combined with the liquid that is drained via the drain opening.
  • the upper liquid exchange area in the vertical direction takes up at most the upper 0% to 30%, in particular the upper 0% to 10%, of the height of the sedimentation basin. This prevents vertically oriented flows in the sedimentation basin, which can lead to particles of the sediment being transported upwards to the discharge opening. In this way, the separation performance of the sludge separator can be improved.
  • the sediment area occupies, for example, at most the lower 0% to 50%, in particular the lower 0% to 30%, of the height of the sedimentation basin.
  • the inlet opening is arranged above the outlet opening. Due to the vertical distance between the inlet opening and the outlet opening, the sludge separator can be adapted to an intermittent inflow of liquid. However, if the inlet opening is above the If the overflow edge is arranged, the liquid level can only rise to the overflow edge. The liquid is then drained through the overflow opening. In addition, since both the inlet opening and the outlet opening are arranged in the upper area of the sedimentation basin, horizontal flows are encouraged. In particular, the formation of vertical vortices is avoided.
  • the inlet opening is arranged at approximately the same height as the outlet opening.
  • the height of the inlet opening differs in particular by less than 15%, in particular less than 10%, of the total height of the sedimentation tank from the height of the outlet opening.
  • the inlet opening is arranged vertically in the area of the liquid level of the sedimentation tank, which can, however, fluctuate due to different inflow and outflow rates.
  • the inlet opening can also be arranged temporarily at least partially above the liquid level.
  • the drain comprises a suction line which is connected to the drain opening in a gas-tight manner.
  • the suction line opens into an outlet opening on the outlet side, which is arranged below the drain opening.
  • the suction line and the height of the drain opening can be used to define the liquid level in the sedimentation basin when no liquid is supplied via the inlet.
  • the siphon effect is used to empty the sludge separator to a defined volume so that it can then absorb a predetermined amount of liquid again.
  • the design of the sludge separator with the suction line is particularly advantageous when an existing installation of a drain in a sludge separator is replaced by the geometry of the drain according to the invention.
  • the height of the drain may not be able to be lowered in order to create the corresponding volume for the dirty water supplied.
  • the suction line it is sufficient to lower the height of the drain opening to ensure that liquid is drained up to the height of the drain opening. This requires that the liquid level in any collecting basin provided outside the sedimentation basin, into which the outlet opening of the suction line flows, is lower than the height of the outlet opening.
  • the suction line can also prevent a blockage in the inlet if not enough liquid can be drained via the outlet, since at least a defined volume of liquid can be supplied without it having to be drained away. On the other hand, such a blockage can be prevented by the overflow opening if it is arranged approximately at the height of the inlet opening.
  • the following effects which are achieved by the geometry of the inlet and the outlet, are combined with one another:
  • the path that the flow takes from the inlet opening to the outlet opening is extended. This results in an extended residence time of the liquid in the sedimentation tank.
  • the flow is prevented from hitting the inner walls of the sedimentation tank.
  • the inner walls of the sedimentation tank are only approached at a very acute angle.
  • an opposite flow is reduced. This ensures that no fast currents form in a vertical direction, which in turn prevents sedimented particles from being transported upwards.
  • a throttling in the outlet geometry causes the liquid to accumulate in the sedimentation tank. This extends the residence time of the liquid in the sedimentation tank, which improves the separation performance of the sludge separator.
  • the invention further relates to a vehicle washing system with a sludge separator as described above.
  • vehicle washing system is in particular a gantry washing system in which dirty water is intermittently fed to the sludge separator.
  • the basic structure of the sludge separator 1 according to the invention is described below with reference to the Figures 1 to 3 explained.
  • the sludge separator 1 is part of a water circuit of a gantry washing system.
  • the liquid carrying solid particles fed to the sludge separator 1 is therefore also referred to below as dirty water.
  • the sludge separator 1 comprises a cylindrical side wall 2, which is closed at the bottom by a circular disk-shaped base 3, so that a sedimentation basin 4 is formed inside the sludge separator 1.
  • the sludge separator 1 is closed at the top of the cylindrical side wall 4 by a conical cover 18.
  • the sedimentation basin 4 is divided into a lower sediment region A, an intermediate region B and an upper liquid exchange region C.
  • the upper liquid exchange region C occupies, for example, the upper 0% to 30%, in particular the upper 0% to 10%, of the height of the sedimentation basin 4.
  • the sediment region A occupies, for example, the lower 0% to 50%, in particular the lower 0% to 30%, of the height of the sedimentation basin 4.
  • An inlet 5 and an outlet 7 are provided in the upper liquid exchange area C.
  • a first opening 6 for the inlet 5 and a second opening 8 for the outlet 7 are arranged in the side wall 2.
  • the inlet 5 has an inlet opening 9 through which dirty water containing solid particles can be fed to the sedimentation basin 4.
  • the outlet 7 has an outlet opening 11 through which liquid can be led out of the sedimentation basin 4. Further details of the inlet 5 and the outlet 7 will be explained later.
  • the inlet opening 9 is located approximately at the height of the outlet opening 11. In a state of equilibrium for the supplied waste water and the discharged liquid, the inlet opening 9 is thus arranged at the height of the liquid level in the sedimentation basin 4. However, both the inlet opening 9 and the outlet opening 11 are located in the upper part of the sludge separator 1, ie in the upper liquid exchange area C.
  • an edge region D and a central region E are formed in a horizontal plane in which the inlet opening 9 and the outlet opening 11 are arranged.
  • the edge region D extends from the outside 0% to 30%, in particular from 0% to 10%, of the radius R in the direction of the center point Z and the central region E extends from the center point Z to 40%, in particular 30%, of the radius R in the direction of the edge at the side wall 2 of the sedimentation basin 4.
  • the radius R of the sedimentation basin 4 is 1 m.
  • the inlet 5 has a first inlet pipe section 5-1.
  • This first inlet pipe section 5-1 is inserted with an opening into the first opening 6 of the side wall 2. It is aligned horizontally.
  • a second inlet pipe section 5-2 which is aligned vertically.
  • This second inlet pipe section is followed by a third inlet pipe section 5-3 which is also referred to as the end section 5-3 of the inlet 5.
  • This end section 5-3 is aligned such that the waste water supplied via the inlet 5 flows tangentially into the sedimentation basin 4. It is also aligned horizontally.
  • the inlet pipe sections 5-1 to 5-3 have a diameter of 150 mm.
  • the inlet opening 9 is located in the outer edge area D of the sedimentation basin 4. The normal of the area formed by the inlet opening 9 is tangential to the side wall 2 of the sedimentation basin 4 and aligned horizontally.
  • the sludge separator 1 has only one inlet opening 9 for supplying dirty water into the sedimentation tank 4.
  • slats 10 are arranged, which are aligned parallel to one another.
  • the end section 5-3 is cylindrical, so that an axial direction of the end section 5-3 is defined. This axial direction is aligned horizontally and tangentially to the cylindrical side wall 2.
  • the slats 10 are aligned vertically. They divide the end section 5-3 into a cross section perpendicular to the axial direction of the end section 5-3 into several separate flow channels.
  • the slats 10 have flat flow guide surfaces, the normals of which are each aligned orthogonally to the axial direction of the end section 5-3. The normals of the flow guide surfaces of the slats 10 are thus aligned horizontally.
  • the end section 5-3 opens into the inlet opening 9.
  • the inlet opening 9 is divided into the openings which are formed by the flow channels formed by the slats 10.
  • the total area of the inlet opening 9 has the radius Rz.
  • the normal of the area of the inlet opening 9 is aligned horizontally and tangential with respect to the cylindrical side wall 2.
  • the slats 10 are designed as thin, flat plates that are inserted vertically into the third inlet pipe section 5-3, with their extension in the axial direction of the third inlet pipe section 5-3 being greater than in the cross-sectional direction of the inlet pipe section 5-3.
  • the slats 10 ensure that the supplied dirty water, which tends to rotate due to the angular arrangement of the three inlet pipe sections 5-1 to 5-3, is guided in the end section 5-3 in such a way that this rotation is lost and the dirty water enters the sedimentation basin 4 tangentially and horizontally at the inlet opening 9, whereby any vertical velocity component of the incoming dirty water is minimized.
  • the drain 7 has a first drain pipe section 7-1, at one end of which the drain opening 11 is formed.
  • the first drain pipe section 7-1 is aligned vertically.
  • the normal of the surface formed by the drain opening 11 is aligned vertically. In the embodiment described here, the normal of the surface of the drain opening 11 points downwards. Alternatively, the normal of the surface of the drain opening 11 can also point upwards.
  • the first drain pipe section 7-1 merges into a longer second drain pipe section, which is aligned horizontally.
  • the second drain pipe section 7-2 merges in turn into a third drain pipe section 7-3, which has a larger cross-section. The downstream end of the third drain pipe section 7-3 is inserted into the second opening 8 of the side wall 2.
  • the inner diameter of the third drain pipe section 7-3 is 140 mm, the inner diameter of the drain opening 11, the first drain pipe section 7-1 and the second drain pipe section 7-2 is 25 mm each, and the overflow edge 13 is arranged 72 mm above the lower junction of the second drain pipe section 7-2 into the third drain pipe section 7-3.
  • the drain 7 is inserted into the sludge separator 1 in such a way that the drain opening 11 is located in the middle area E of the sedimentation tank 4. Liquid is thus drained from the middle of the sedimentation tank 4 via the drain 7.
  • the outlet 7 has a smaller cross-section than the inlet 5, so that the dirty water 5 can be supplied via the inlet 5 at a higher volume rate than the liquid is discharged from the sedimentation tank 4 via the outlet 7.
  • the ratio of the smallest cross-sectional area of the inlet 5 to the smallest cross-sectional area of the outlet 7 is six.
  • an overflow opening 14 is provided in the outlet 7, which is arranged above the outlet opening 11.
  • the overflow opening 14 is limited at the bottom by a weir 12, which forms an overflow edge 13.
  • the weir 12 is located at the junction of the second outlet pipe section 7-2 and the third outlet pipe section 7-3, as shown in the Figures 6 and 7 shown.
  • the upper fluid exchange area C (see Figure 2 ) can be defined so that it extends upwards to overflow edge 13.
  • a suction line 15 is provided.
  • This suction line 15 is connected in a gas-tight manner to the drain opening 11.
  • the suction line 15 can, for example, be connected to the opening of the second drain pipe section 7-2 at the junction of the second drain pipe section 7-2 and the third drain pipe section 7-3 (see Figure 7 ).
  • the suction line 15 is then led downwards outside the side wall 2, for example into a collecting basin.
  • the suction line 15 has an outlet opening 16 outside the side wall 2, which is arranged below the drain opening 11.
  • the liquid level in the sedimentation basin 4 can be set by the height of the drain opening 11 independently of the highest point of the drain 7 due to the siphon effect when no more dirty water is fed in via the inlet 5.
  • This liquid level is then at the level of the drain opening 11, provided that the liquid level in a collecting basin into which the outlet opening 16 opens is below the height of the drain opening 11.
  • dirty water for example from a gantry washing system
  • the liquid level rises.
  • the flow behavior in the sedimentation basin 4 which was observed during the simulation, can be summarized as follows:
  • the inflow of liquid causes the liquid level to rise.
  • a rotational flow is created.
  • At the beginning of the inflow process in addition to the tangential flow direction in the sedimentation basin 4, there is a slight vertical flow direction downwards, which, however, decreases again as soon as the rotational flow has stabilized. If a volume of liquid has circumferentially circled the sedimentation basin 4, a slight downward flow occurs when this volume of liquid meets the inflowing liquid again.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schlammabscheider, insbesondere für eine Fahrzeugwaschanlage, mit einem Sedimentationsbecken, dass eine Seitenwand und einen Boden aufweist. Das Sedimentationsbecken ist dabei in vertikaler Richtung in einen unteren Sedimentbereich, einen Zwischenbereich und einen oberen Flüssigkeitsaustauschbereich unterteilt. Ferner weist der Schlammabscheider einen Zulauf zum Zuführen einer Feststoffpartikel führenden Flüssigkeit in das Sedimentationsbecken auf, der einen Endabschnitt mit einer Zulauföffnung aufweist, wobei die Zulauföffnung in vertikaler Richtung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich angeordnet ist und in einer horizontalen Ebene in einem Randbereich des Sedimentationsbeckens in das Sedimentationsbecken mündet. Des Weiteren weist der Schlammabscheider einen Ablauf zum Abführen von Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken auf, der eine Ablauföffnung aufweist, welche in vertikaler Richtung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich angeordnet ist.
  • Aus der EP 2 463 444 D1 ist ein Schlammabscheider zum Abscheiden von in einer Flüssigkeit enthaltenen Partikeln bekannt. Der Schlammabscheider weist eine obere Einlassöffnung, ein Abscheidergehäuse und eine untere Auslassöffnung auf. Die Einlassöffnung und die Auslassöffnung sind koaxial zur vertikalen Gehäuseachse angeordnet. Der Schlammabscheider wird in vertikaler Richtung von der oberen Einlassöffnung zu der unteren Auslassöffnung durchströmt. Dabei tritt die zugeführte Flüssigkeit durch einen Partikelabscheider mit Strömungsumlenkelementen durch, welche eine Strömungsumlenkung zwischen axialer und radialer Richtung bewirken. Bei diesen Strömungsumlenkelementen werden die abzuscheidenden Stoffe abgeschieden. Sie sedimentieren in einem Auffangtopf und werden von dort über eine Ablaufleitung herausgeführt.
  • Des Weiteren sind Schlammabscheider bekannt, welche nach dem Zyklon-Prinzip arbeiten. Beispielsweise beschreibt die WO 2009/122127 A1 einen Schlammabscheider mit einem topfartigen Abscheidebehälter mit einem im oberen Behälterbereich angeordneten Einlass zur Zufuhr von Flüssigkeit in den Abscheidebehälter und einen im oberen Behälterbereich angeordneten Auslass zur Abfuhr der Flüssigkeit aus dem Abscheidebehälter. Im Inneren des Abscheidebehälters ist koaxial ein unten offenes Rohr angeordnet. Der Auslass ist kommunizierend mit dem Innenraum des Rohrs verbunden, der Einlass mündet in einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Behälterwand und dem Rohr. Der Einlass und der Auslass sind so angeordnet, dass in den Abscheidebehälter eingeführte Flüssigkeit in einer zyklonartigen Bewegung entlang der Behälterwand abwärts fließt und dann innerhalb der zyklonartig abwärts fließenden Flüssigkeit aufwärts durch das Rohr zum Auslass strömt. Durch die Zyklon-Wirkung ausgeschiedene Feststoffpartikel sinken der Behälterwand entlang nach unten in einen am unteren Behälterende vorgesehenen Schlammabsetzraum.
  • Weitere Schlammabscheider nach dem Zyklon-Prinzip sind aus der EP 2 893 981 A1 und der EP 3 222 357 B1 bekannt.
  • Aus der DE 94 14 562 U1 ist ein Schlammfang für Abwässer bekannt, die mit Sinkstoffen verschmutzt sind. Der Schlammfang besteht aus einem Beruhigungsbecken, das einen unteren seitlichen Zulauf und einen oberen Auslauf aufweist. Die Mündung des Zulaufs ist annähernd tangential zur Wand des Beruhigungsbeckens ausgerichtet. Der obere Auslauf ist etwa im Zentrum des Beruhigungsbeckens angeordnet. Ferner ist der zentrale obere Auslauf von einem vertikalachsig um ihn aufgestellten hohlkörperförmigen, durchlässigen Einsatz im Abstand umgeben. Durch die Geometrie des Zulaufs und des Auslaufs wird eine spiralartig verlaufende Strömung um den hohlkörperförmigen Einsatz erzeugt, welche in einer Spirale von unten nach oben zum Auslauf strömt.
  • Eine Abscheideanlage mit einem ähnlichen Schlammfang ist in der DE 94 12 973 U1 beschrieben. Durch den Schlammfang dieser Abscheideanlage sollen beispielsweise Sinkstoffe im Abwasser einer Autowaschanlage abgetrennt werden.
  • Des Weiteren ist aus der DE 92 08 367 U1 ein Abscheidebehälter bekannt, welcher wahlweise als Schlammfang oder als Vorabscheider mit einem Einlauf und einem Auslauf eingesetzt werden kann. Der Einlauf und der Auslauf sind bei diesem Abscheidebehälter in etwa in derselben Höhe im oberen Bereich gegenüberliegend am Rand des Behälters angeordnet. Bei dem Einsatz als Schlammfang werden Prallplatten am Einlauf und am Auslauf montiert.
  • Bei einem Schlammabscheider, welcher beispielsweise in einer Fahrzeugwaschanlage, insbesondere einer Portalwaschanlage, eingesetzt wird, soll das Schmutzwasser der Waschanlage so behandelt werden, dass sich in dem Sedimentationsbecken Feststoffpartikel, welche von dem Schutzwasser mitgeführt werden, absetzen. Dabei soll zum einen die Abscheideleistung des Schlammabscheiders möglichst hoch sein. Zum anderen soll es möglich sein, im Sedimentationsbecken kontinuierlich oder intermittierend während des Betriebs der Waschanlage Schmutzwasser zuzuführen, ohne dass die Dimensionierung des Sedimentationsbeckens zu groß wird. Es soll somit auch kontinuierlich oder intermittierend Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken wieder herausgeführt werden.
  • Bei bekannten Schlammabscheidern, die in Waschanlagen eingesetzt wurden, hat sich das Problem ergeben, dass die Abscheideleistung zu gering war. Es befanden sich zu viele Feststoffpartikel, welche mit dem Schmutzwasser dem Sedimentationsbecken zugeführt wurden, noch in der abgeführten Flüssigkeit. Ferner wurde festgestellt, dass sich auf der Auslaufseite ein hoher Nitratgehalt ergab. Ein hoher Nitratgehalt in der aus dem Schlammabscheider ausgeführten Flüssigkeit soll jedoch vermieden werden.
  • Die US 2007/0267342 A1 beschreibt ein Abscheidungssystem zum Zurückhalten von schwimmenden und nicht schwimmenden Teilchen in einer Lagerkammer eines Behandlungstanks. Die Lagerkammer umfasst einen Einlass und einen Auslass. Der Auslass ist so in der Lagerkammer angeordnet, dass die primären und sekundären Flüssigkeitsströmungsmuster in der Lagerkammer nur minimal gestört werden. In der Lagerkammer wird ein kreisförmiges oder rotierendes Strömungsmuster erzeugt, und eine Auslassöffnung der Lagerkammer ist auf einer Achse des kreisförmigen Strömungsmusters zentriert.
  • Die EP 0703324 A1 beschreibt einen Schlammfang für mit Sinkstoffen verschmutzte Abwässer, bestehend aus einem Beruhigungsbecken, das einen oberen seitlichen Zulauf und einen oberen Auslauf aufweist. Dabei ist die Mündung des Zulaufs mindestens angenähert tangential zur Wand des Beruhigungsbeckens ausgerichtet ist und der obere Auslauf liegt etwa im Zentrum des Beruhigungsbeckens.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlammabscheider anzugeben, welcher eine verbesserte Abscheideleistung für Feststoffpartikel hat, welche über die eingeleitete Flüssigkeit dem Sedimentationsbecken zugeführt werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Schlammabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist bei dem eingangs beschriebenen Schlammabscheider der Endabschnitt so ausgerichtet, dass die zugeführte Flüssigkeit tangential in das Sedimentationsbecken einströmt, und die Ablauföffnung in einer horizontalen Ebene in einem Mittelbereich des Sedimentationsbeckens angeordnet ist.
  • Unter Schlamm werden in einem Flüssigkeitsstrom mitgeführte, z.B. suspendierte, Feststoffpartikel verstanden. Unter einem Schlammabscheider im Sinne der Erfindung wird daher eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffpartikeln aus einem Flüssigkeitsstrom verstanden.
  • Unter dem Randbereich des Sedimentationsbeckens wird in dieser Schrift ein radial äußerer Bereich des Sedimentationsbeckens in einer horizontalen Ebene verstanden, in welcher die Einlauföffnung angeordnet ist. Ausgehend von einem geometrischen Mittelpunkt des horizontalen Querschnitts des Sedimentationsbeckens ergibt sich in zumindest einer horizontalen Richtung die größte horizontale Erstreckung des Sedimentationsbeckens. Bei einem kreisscheibenförmigen Querschnitt des Sedimentationsbeckens ist diese größte horizontale Erstreckung der Radius der Kreisscheibe. Der Randbereich reicht in diesem Fall von außen 0 % bis 30 %, insbesondere von 0 % bis 10 %, der größten horizontalen Erstreckung in Richtung des geometrischen Mittelpunkt.
  • Unter dem Mittelbereich des Sedimentationsbeckens wird in dieser Schrift ein zentraler Bereich des Sedimentationsbeckens in einer horizontalen Ebene verstanden, in welcher die Ablauföffnung angeordnet ist. Ausgehend von dem geometrischen Mittelpunkt dieses horizontalen Querschnitts des Sedimentationsbeckens reicht der Mittelbereich vom geometrischen Mittelpunkt bis 40 %, insbesondere 30 %, zu dem Rand des Sedimentationsbeckens in der jeweiligen horizontalen Richtung.
  • Unter dem Endabschnitt des Zulaufs wird erfindungsgemäß der Abschnitt des Zulaufs verstanden, welcher die Strömungsrichtung der aus der Zulauföffnung austretenden Flüssigkeit wesentlich bestimmt. Der Endabschnitt ist dabei insbesondere gerade ausgebildet. Er ist dabei im Wesentlichen tangential in Bezug auf das Sedimentationsbecken sowie insbesondere im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Unter einer tangentialen Ausrichtung wird dabei verstanden, dass die Strömungsrichtung bei der Zulauföffnung im Wesentlichen parallel zu einer Tangente am Rand des Sedimentationsbeckens ist.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine verbesserte Abscheideleistung des Schlammabscheiders dadurch erreicht werden kann, dass die Feststoffpartikel führende Flüssigkeit, welche dem Sedimentationsbecken zugeführt wird, im Sedimentationsbecken eine geringer werdende Strömungsgeschwindigkeit aufweist, so dass sich Feststoffpartikel absetzen können. Dabei sollen vertikale Strömungen vermieden werden. Durch Simulationen wurde festgestellt, dass sich in Abhängigkeit von der Zulaufgeometrie eine Flüssigkeitswalze ausbilden kann, die bereits sedimentiertes Material wieder in obere Flüssigkeitsschichten zurücktransportiert. Andererseits wurde festgestellt, dass sich Strömungen ausbilden können, durch welche die Feststoffpartikel führende Flüssigkeit direkt vom Zulauf zum Ablauf geführt wird. Dies ist nachteilig, da keine Feststoffpartikel abgeschieden werden können.
  • Es wurde festgestellt, dass die tangentiale Zuführung der Feststoffpartikel führenden Flüssigkeit dazu führt, dass sich eine randseitige, umlaufende Strömung mit geringer werdender Strömungsgeschwindigkeit ausbildet, welche das Abscheiden von Feststoffpartikeln begünstigt.
  • Unter einer im Wesentlichen tangentialen und/oder einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung des Endabschnitts wird somit verstanden, dass der Endabschnitt so ausgerichtet ist, dass sich eine randseitige, umlaufende Strömung ausbildet.
  • Ferner wurde festgestellt, dass die tangential im oberen Randbereich des Sedimentationsbeckens einströmende Flüssigkeit in Verbindung mit einer oberen Ablauföffnung, welche sich im horizontalen Mittelbereich des Sedimentationsbeckens befindet, eine randseitig umlaufende Strömung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich bildet und sich im horizontalen Mittelbereich eine im Wesentlichen strömungsfreie Zone ausbildet. Durch die erfindungsgemäße Geometrie und Anordnung des Zulaufs und des Ablaufs wird somit vorteilhafterweise erreicht, dass die Verweilzeit der neu zugeführten Flüssigkeit im Sedimentationsbecken ausreichend groß ist, damit Feststoffpartikel abgeschieden werden können. Es wird insbesondere eine Strömung verhindert, welche direkt von der Zulauföffnung zu der Ablauföffnung führt. Gleichzeitig werden vertikale Strömungen unterbunden, welche nachteilig für die Abscheideleistung des Schlammabscheiders sind. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Schlammabscheider eine verbesserte Abscheideleistung bereitstellen.
  • Die Innenwand der Seitenwand des Sedimentationsbeckens ist insbesondere zylindermantelförmig. In einem horizontalen Querschnitt bildet die Innenwand somit einen Kreis. In diesem Fall bildet sich durch das tangentiale Einströmen der Flüssigkeit am äußeren Rand des Sedimentationsbeckens eine langsame horizontale Strömung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich aus, welche eine sehr kleine Strömung in vertikaler Richtung verursacht, so dass keine bereits sedimentierten Partikel nach oben transportiert werden. Gleichzeitig ergibt sich eine lange Aufenthaltsdauer von Flüssigkeitsvolumen im Sedimentationsbecken, so dass Feststoffpartikel besonders gut abgeschieden werden können.
  • Gemäß anderen Ausgestaltungen kann die Innenwand des Sedimentationsbeckens jedoch auch eine andere Geometrie haben. Sie kann beispielsweise halbkreisförmig oder rechteckig sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schlammabscheider sind in dem Endabschnitt des Zulaufs mehrere Lamellen angeordnet, die insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Es wurde festgestellt, dass eine Eigendrehung der zugeführten Flüssigkeit für die Abscheideleistung des Schlammabscheiders nachteilig ist. Eine solche Eigendrehung führt zu Strömungskomponenten der Strömung im Sedimentationsbecken, welche nach unten gerichtet sind. Eine nach unten gerichtete Strömung im Sedimentationsbecken führt jedoch auch zu einer gegenläufigen, nach oben gerichteten Strömung, durch welcher bereits sedimentierte Feststoffpartikel wieder nach oben transportiert werden. Durch die bei diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders vorgesehenen parallel zueinander ausgerichteten Lamellen im Endabschnitt des Zulaufs wird eine solche Eigenrotation der zugeführten Flüssigkeit vorteilhafterweise verhindert. Die parallel ausgerichteten Lamellen verhindern somit eine Strömung in vertikaler Richtung im Sedimentationsbecken. Es wurde auch festgestellt, dass solche vertikalen Strömungen im Sedimentationsbecken für einen hohen Nitratgehalt auf der Ablaufseite eines herkömmlichen Schlammabscheiders verantwortlich sein können, da durch die vertikale Strömung biologische Abbauprodukte, welche im Sediment entstanden sind, nach oben transportiert wurden, wo sie über den Ablauf abgeführt wurden.
  • Die über den Zulauf eingeleitete Flüssigkeit weist wegen der Lamellen im Endabschnitt des Zulaufs im Wesentlichen keine Eigenrotation auf. Die Strömung umrundet das Sedimentationsbecken im Wesentlichen in der horizontalen Ebene der Zulauföffnung und wird dabei abgebremst. Sobald die Strömung den Zulauf erneut erreicht, drückt die weiter zulaufende Flüssigkeit die Strömung zwar nach unten. Die nach unten gerichtete Komponente der Strömung ist dabei im gesamten Sedimentationsbecken jedoch sehr gering. Simulationen haben ergeben, dass die nach unten gerichtete Komponente der Strömung um etwa eine Größenordnung geringer als die Strömungsgeschwindigkeit entlang der Hauptkomponente, d. h. insbesondere in tangentiale Richtung, ist.
  • Ferner wurde festgestellt, dass die sich durch die Lamellen im Endabschnitt des Zulaufs gebildete Strömung in Verbindung mit einer Ablauföffnung vorteilhaft ist, welche sich im Mittelbereich des Sedimentationsbeckens befindet. Im Mittelbereich bildet sich nämlich auch wegen der durch die Lamellen verhinderten Eigenrotation der zugeführten Flüssigkeit eine im Wesentlichen strömungsfreie Zone aus. Durch die erfindungsgemäße Geometrie des Zulaufs und des Ablauf wird somit erreicht, dass die Verweilzeit der Flüssigkeit im Sedimentationsbecken ausreichend groß ist, damit Feststoffpartikel abgeschieden werden können. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Schlammabscheider eine verbesserte Abscheideleistung bereitstellen.
  • Die Lamellen sind insbesondere parallel zueinander und jeweils in Strömungsrichtung der zugeführten Flüssigkeit im Endabschnitt angeordnet. Die Lamellen erstrecken sich insbesondere in axialer Richtung des Endabschnitts des Zulaufs.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders weisen die Lamellen ebene Strömungsleitflächen auf, deren Normalen jeweils orthogonal zur axialen Richtung des Endabschnitts ausgerichtet sind. Durch die Strömungsleitflächen können die Lamellen eine eigenrotationsfreie Strömung in Richtung der Zulauföffnung erzeugen, bei welcher die Flüssigkeit dann ins Sedimentationsbecken geleitet wird.
  • Die Lamellen können den Endabschnitt insbesondere in einem Querschnitt in mehrere separate Strömungskanäle unterteilen. Im Querschnitt können die Lamellen dabei nebeneinanderliegende Strömungskanäle bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Lamellen im Querschnitt ein Gitter bilden, so dass die Strömungskanäle dann in zwei Dimensionen nebeneinander liegen. Auch hierdurch kann ein eigenrotationsfreier Zulauf der Flüssigkeit in das Sedimentationsbecken gewährleistet werden.
  • Vorzugsweise sind die Lamellen vertikal ausgerichtet. Es hat sich herausgestellt, dass in diesem Fall eine besonders gleichmäßige horizontale Strömung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich des Sedimentationsbeckens gebildet werden kann, welche verhindert, dass bereits sedimentierte Partikel durch vertikale Strömungen nach oben befördert werden. Die Normalen der Strömungsleitflächen der Lamellen sind in diesem Fall somit insbesondere horizontal ausgerichtet.
  • Die Erstreckung der Lamellen in axialer Richtung des Endabschnitts ist insbesondere größer als die Erstreckung in einer Querschnittsrichtung des Endabschnitts. Die Lamellen sind somit länglich in axialer Richtung des Endabschnitts gebildet. Hierdurch kann besonders wirkungsvoll eine Eigenrotation der zugeführten Flüssigkeit unterbunden werden.
  • Wenn bei dem erfindungsgemäßen Schlammabscheider zusätzlich zu der genannten Zulauföffnung eine oder mehrere weitere Zulauföffnungen vorgesehen sind, ist der Endabschnitt dieser weiteren Zulauföffnung oder sind die Endabschnitte dieser weiteren Zulauföffnungen so ausgerichtet wie der Endabschnitt der einen genannten Zulauföffnung, d. h. die zugeführte Flüssigkeit strömt auch über die weitere oder die weiteren Zulauföffnungen tangential zur Seitenwand des Sedimentationsbeckens ein.
  • Der erfindungsgemäße Schlammabscheider weist insbesondere jedoch nur die eine genannte Zulauföffnung auf. Es ist somit insbesondere keine weitere Zulauföffnung vorgesehen.
  • Durch Simulationsrechnungen wurde gefunden, dass beispielsweise tangentiale Zulauföffnungen, die horizontal umlaufende gegenläufige Strömungen erzeugen, nachteilig sind, da sich eine Flüssigkeitswalze ausbilden kann, welche Flüssigkeitsvolumina in vertikaler Richtung nach unten und diese vom Sediment des Sedimentationsbeckens wieder nach oben transportiert. Solche vertikalen Strömungen können durch nur eine Zulauföffnung verhindert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders ist das Verhältnis der ganzen Querschnittsfläche des Zulaufs zur kleinsten Querschnittsfläche des Ablaufs in einem Bereich von 2 bis 10, insbesondere in einem Bereich von 4 bis 8 und bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 7. Die Ablaufgeometrie weist somit einen kleineren Querschnitt auf als die Zulaufgeometrie. Dies führt dazu, dass der Flüssigkeitsstrom im Becken angestaut wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Flüssigkeit intermittierend, wie beispielsweise bei einer Portalwaschanlage, zugeführt wird. Der impulsförmige Zulauf der Flüssigkeit wird dann nämlich ablaufseitig auf ein längeres Zeitintervall für den Ablauf gestreckt. Hierdurch wird die durchschnittliche Verweilzeit der Flüssigkeit im Sedimentationsbecken erhöht, wodurch wiederum die Abscheideleistung des Schlammabscheiders verbessert wird.
  • Die Ablauföffnung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders kann insbesondere nach unten oder nach oben ausgerichtet sein. Eine Ausrichtung der Ablauföffnung nach oben ist dabei vorteilhaft, da der Anteil von Feststoffpartikeln, welcher noch geringfügig nach oben strömt, in diesem Fall seltener in die Ablauföffnung gelangt. Eine nach unten ausgerichtete Ablauföffnung kann jedoch vorteilhaft sein, wenn der Ablauf auf diese Weise einfacher in ein vorhandenes Sedimentationsbecken integriert werden soll.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders weist der Ablauf eine Überlauföffnung auf, welche oberhalb der Ablauföffnung angeordnet ist. Insbesondere bei einem intermittierenden Zulauf des Schmutzwassers ist es wichtig, dass eine Überlauföffnung vorgesehen ist, um eine zu große in das Sedimentationsbecken eingeleitete Flüssigkeitsmenge abführen zu können. Ferner ist die Überlauföffnung insbesondere dann wichtig, wenn der Ablaufquerschnitt des Ablaufs geringer ist als der Zulaufquerschnitt des Zulaufs.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders weist der Ablauf ein vertikal ausgerichtetes erstes Ablauf-Rohrstück auf, bei welchem auf einer Seite die Ablauföffnung gebildet ist, und welches auf der anderen Seite in ein horizontal ausgerichtetes zweites Ablauf-Rohrstück übergeht, welches wiederum in ein drittes Ablauf-Rohrstück mündet, welches einen größeren Querschnitt aufweist. Dabei kann das dritte Ablauf-Rohrstück oberhalb der Einmündung des zweiten Ablauf-Rohrstücks ein Wehr mit einer Überlaufkante und die Überlauföffnung aufweisen. Vorteilhafterweise kann hierdurch die Überlauföffnung in die Rohrstücke des Ablaufs kompakt integriert werden. Ablaufseitig hinter der Überlaufkante kann überlaufende Flüssigkeit mit der Flüssigkeit, welche über die Ablauföffnung abgeführt wird, zusammengeführt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders nimmt der obere Flüssigkeitsaustauschbereich in vertikaler Richtung höchstens die oberen 0 % bis 30 %, insbesondere die oberen 0 % bis 10 %, der Höhe des Sedimentationsbeckens ein. Hierdurch werden vertikal ausgerichtete Strömungen in dem Sedimentationsbecken verhindert, welche dazu führen können, dass Partikel des Sediments nach oben zur Ablauföffnung transportiert werden. Auf diese Weise kann die Abscheideleistung des Schlammabscheiders verbessert werden.
  • Der Sedimentbereich nimmt in vertikaler Richtung beispielsweise höchstens die unteren 0 % bis 50 %, insbesondere die unteren 0 % bis 30 %, der Höhe des Sedimentationsbeckens ein.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders ist die Zulauföffnung oberhalb von der Ablauföffnung angeordnet. Durch den vertikalen Abstand der Zulauföffnung von der Ablauföffnung kann der Schlammabscheider an einen intermittierenden Zulauf von Flüssigkeit angepasst werden. Ist die Zulauföffnung jedoch oberhalb der Überlaufkante angeordnet, kann der Flüssigkeitsspiegel nur bis zur Überlaufkante steigen. Anschließend wird die Flüssigkeit über die Überlauföffnung abgeführt. Da außerdem sowohl die Zulauföffnung als auch die Ablauföffnung im oberen Bereich des Sedimentationsbeckens angeordnet sind, werden horizontale Strömungen begünstigt. Es wird insbesondere vermieden, dass sich vertikale Wirbel ausbilden.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders ist die Zulauföffnung in etwa auf derselben Höhe wie die Ablauföffnung angeordnet. Die Höhe der Zulauföffnung weicht insbesondere weniger als 15 %, insbesondere weniger als 10 %, von der Gesamthöhe des Sedimentationsbeckens von der Höhe der Ablauföffnung ab. Die Zulauföffnung ist in diesem Fall in vertikaler Richtung im Bereich des Flüssigkeitsspiegels des Sedimentationsbeckens angeordnet, welcher allerdings aufgrund von unterschiedlichen Zulauf- und Ablaufraten schwanken kann. Je nach der Füllung des Sedimentationsbeckens kann die Zulauföffnung zeitweise zumindest teilweise auch oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders umfasst der Ablauf eine Saugleitung, die mit der Ablauföffnung gasdicht verbunden ist. Die Saugleitung mündet dabei auslaufseitig in eine Auslauföffnung, welche unterhalb der Ablauföffnung angeordnet ist. Durch die Saugleitung und die Höhe der Ablauföffnung kann der Flüssigkeitsspiegel im Sedimentationsbecken definiert werden, wenn keine Flüssigkeit über den Zulauf zugeführt wird. Dabei wird der Saugheber-Effekt ausgenutzt, um den Schlammabscheider auf ein definiertes Volumen zu entleeren, damit dieser anschließend eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit wieder aufnehmen kann. Die Ausgestaltung des Schlammabscheiders mit der Saugleitung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine bestehende Installation eines Ablaufs in einem Schlammabscheider durch die erfindungsgemäße Geometrie des Ablaufs ersetzt wird. In diesem Fall lässt sich ggf. die Höhe des Ablaufs nicht nach unten versetzen, um das entsprechende Volumen für zugeführtes Schmutzwasser zu schaffen. Mit der Saugleitung reicht es aus, die Höhe der Ablauföffnung nach unten zu versetzen, um sicherzustellen, dass Flüssigkeit bis zur Höhe der Ablauföffnung abgeführt wird. Dies setzt voraus, dass der Flüssigkeitsspiegel in einem etwaig vorgesehenen Auffangbecken außerhalb des Sedimentationsbeckens, in welches die Auslauföffnung der Saugleitung mündet, niedriger ist als die Höhe der Ablauföffnung.
  • Durch die Saugleitung kann auch ein Stau in den Zulauf verhindert werden, wenn nicht ausreichend Flüssigkeit über den Ablauf abgeführt werden kann, da zumindest ein definiertes Flüssigkeitsvolumen zugeführt werden kann, ohne dass dieses abgeführt werden muss. Andererseits kann ein solcher Stau durch die Überlauföffnung verhindert werden, wenn dieser in etwa in Höhe der Zulauföffnung angeordnet ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schlammabscheider werden folgende Effekte, welche durch die Geometrie des Zulaufs und des Ablaufs erreicht werden, miteinander kombiniert: Der Weg, den die Strömung von der Zulauföffnung zur Ablauföffnung nimmt, wird verlängert. Hierdurch wird eine verlängerte Verweilzeit der Flüssigkeit im Sedimentationsbecken erreicht. Des Weiteren wird verhindert, dass die Strömung auf Innenwände des Sedimentationsbeckens auftrifft. Die Innenwände des Sedimentationsbeckens werden allenfalls mit einem sehr spitzen Winkel angeströmt. Ferner wird eine entgegengesetzte Strömung vermindert. Hierdurch wird erreicht, dass sich keine schnellen Strömungen in vertikaler Richtung ausbilden, wodurch wiederum verhindert wird, dass sedimentierte Partikel nach oben befördert werden. Durch eine Drosselung in der Auslassgeometrie wird ein Anstauen der Flüssigkeit im Sedimentationsbecken erreicht. Hierdurch verlängert sich die Verweilzeit der Flüssigkeit im Sedimentationsbecken, wodurch die Abscheideleistung des Schlammabscheiders verbessert wird.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Fahrzeugwaschanlage mit einem Schlammabscheider, wie er vorstehend beschrieben wurde. Bei der Fahrzeugwaschanlage handelt es sich insbesondere um eine Portalwaschanlage, bei der intermittierend Schmutzwasser dem Schlammabscheider zugeführt wird.
  • Im Folgenden wir ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert:
    Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
    • Figur 1
    zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders in einer perspektivischen Ansicht,
    Figur 2
    zeigt einen vertikalen Querschnitt des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders,
    Figur 3
    zeigt das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders in einer Ansicht von oben,
    Figur 4
    zeigt den Zulauf des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders in einer ersten perspektivischen Ansicht,
    Figur 5
    zeigt den Zulauf des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
    Figur 6
    zeigt den Ablauf des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders einer ersten perspektivischen Ansicht,
    Figur 7
    zeigt den Ablauf des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders einer zweiten perspektivischen Ansicht und
    Figur 8
    zeigt einen vertikalen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders,
  • Der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Schlammabscheiders 1 wird im Folgenden mit Bezug zu den Figuren 1 bis 3 erläutert. Der Schlammabscheider 1 ist Teil eines Wasserkreislaufs einer Portalwaschanlage. Die dem Schlammabscheiders 1 zugeführte Feststoffpartikel führende Flüssigkeit wird daher Im Folgenden auch als Schmutzwasser bezeichnet.
  • Der Schlammabscheider 1 umfasst eine zylindrische Seitenwand 2, welche unten von einem kreisscheibenförmigen Boden 3 abgeschlossen wird, so dass im Inneren des Schlammabscheiders 1 ein Sedimentationsbecken 4 gebildet ist. Oben auf der zylindrischen Seitenwand 4 ist der Schlammabscheider 1 von einem Konusdeckel 18 abgeschlossen.
  • In vertikaler Richtung ist das Sedimentationsbecken 4 in einen unteren Sedimentbereich A, einen Zwischenbereich B und einen oberen Flüssigkeitsaustauschbereich C unterteilt. Der obere Flüssigkeitsaustauschbereich C nimmt in vertikaler Richtung beispielsweise die oberen 0 % bis 30 %, insbesondere die oberen 0 % bis 10 %, der Höhe des Sedimentationsbeckens 4 ein. Der Sedimentbereich A nimmt in vertikaler Richtung beispielsweise die unteren 0 % bis 50 %, insbesondere die unteren 0 % bis 30 %, der Höhe des Sedimentationsbeckens 4 ein.
  • Im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich C sind ein Zulauf 5 und ein Ablauf 7 vorgesehen. Hierfür ist in der Seitenwand 2 eine erste Öffnung 6 für den Zulauf 5 und eine zweite Öffnung 8 für den Ablauf 7 angeordnet. Der Zulauf 5 weist eine Zulauföffnung 9 auf, über welche dem Sedimentationsbecken 4 Schmutzwasser, welches Feststoffpartikel enthält, zugeführt werden kann. Der Ablauf 7 weist eine Ablauföffnung 11 auf, über welche Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken 4 herausgeführt werden kann. Weitere Details des Zulaufs 5 und des Ablaufs 7 werden später erläutert.
  • Wie in Figur 2 gezeigt, befindet sich die Zulauföffnung 9 in etwa in der Höhe der Ablauföffnung 11. In einem Gleichgewichtszustand für zugeführtes Schmutzwasser und abgeführte Flüssigkeit ist die Zulauföffnung 9 somit in Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Sedimentationsbecken 4 angeordnet. Sowohl die Zulauföffnung 9 als auch die Ablauföffnung 11 befinden sich jedoch im oberen Teil des Schlammabscheiders 1, d. h. im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich C.
  • Wie in Figur 3 gezeigt, ist in einer horizontalen Ebene, in welcher die Zulauf- 9 und die Ablauföffnung 11 angeordnet sind, ein Randbereich D und ein Mittelbereich E gebildet. Ausgehend von dem Mittelpunkt Z des horizontalen Querschnitts des Sedimentationsbeckens 4 reicht der Randbereich D von außen 0 % bis 30 %, insbesondere von 0 % bis 10 %, des Radius R in Richtung des Mittelpunkts Z und der Mittelbereich E reicht ausgehend vom Mittelpunkt Z bis 40 %, insbesondere 30 %, des Radius R in Richtung des Randes bei der Seitenwand 2 des Sedimentationsbeckens 4. Der Radius R des Sedimentationsbeckens 4 beträgt dabei 1 m.
  • Im Folgenden werden mit Bezug zu den Figuren 4 und 5 Details des Zulaufs 5 erläutert:
    Der Zulauf 5 weist ein erstes Zulauf-Rohrstück 5-1 auf. Dieses erste Zulauf-Rohrstück 5-1 ist mit einer Öffnung in die erste Öffnung 6 der Seitenwand 2 eingesetzt. Es ist horizontal ausgerichtet. An dem anderen Ende des ersten Zulauf-Rohrstücks 5-1 schließt sich ein zweites Zulauf-Rohrstück 5-2 an, welches vertikal ausgerichtet ist. An dieses zweite Zulauf-Rohrstück schließt sich ein drittes Zulauf-Rohrstück 5-3 an, welches auch als Endabschnitt 5-3 des Zulaufs 5 bezeichnet wird. Dieser Endabschnitt 5-3 ist so ausgerichtet, dass das über den Zulauf 5 zugeführte Schmutzwasser tangential in das Sedimentationsbecken 4 einströmt. Es ist im Übrigen horizontal ausgerichtet. Die Zulauf-Rohrstücke 5-1 bis 5-3 haben einen Durchmesser von 150 mm. Die Zulauföffnung 9 befindet sich im äußeren Randbereich D des Sedimentationsbeckens 4. Die Normale der von der Zulauföffnung 9 gebildeten Fläche ist dabei tangential zu Seitenwand 2 des Sedimentationsbeckens 4 und horizontal ausgerichtet.
  • Der Schlammabscheider 1 weist nur die eine Zulauföffnung 9 zum Zuführen von Schmutzwasser in das Sedimentationsbecken 4 auf.
  • In dem Endabschnitt 5-3 sind mehrere Lamellen 10 angeordnet, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Der Endabschnitt 5-3 ist zylinderförmig, so dass eine axiale Richtung des Endabschnitts 5-3 definiert ist. Diese axiale Richtung ist horizontal und tangential zu der zylindrischen Seitenwand 2 ausgerichtet. Die Lamellen 10 sind vertikal ausgerichtet. Sie unterteilen den Endabschnitt 5-3 in einen Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung des Endabschnitts 5-3 in mehrere separate Strömungskanäle. Die Lamellen 10 weisen ebene Strömungsleitflächen auf, deren Normalen jeweils orthogonal zur axialen Richtung des Endabschnitts 5-3 ausgerichtet sind. Die Normalen der Strömungsleitflächen der Lamellen 10 sind somit horizontal ausgerichtet. Der Endabschnitt 5-3 mündet in die Zulauföffnung 9. Die Zulauföffnung 9 ist dabei in die Öffnungen unterteilt, welche von den Strömungskanälen gebildet werden, die von den Lamellen 10 gebildet sind. Die Gesamtfläche der Zulauföffnung 9 besitzt den Radius Rz. Die Normale der Fläche der Zulauföffnung 9 ist horizontal ausgerichtet und tangential in Bezug auf die zylindrische Seitenwand 2.
  • Die Lamellen 10 sind als dünne ebene Platten ausgebildet, die in das dritte Zulauf-Rohrstück 5-3 vertikal eingesetzt sind, wobei deren Erstreckung in axialer Richtung des dritten Zulauf-Rohrstücks 5-3 größer ist als in der Querschnittsrichtung des Zulauf-Rohrstücks 5-3. Die Lamellen 10 sorgen dafür, dass das zugeführte Schmutzwasser, welches durch die winklige Anordnung der drei Zulauf-Rohrstücke 5-1 bis 5-3 zu einer Eigenrotation neigt, so im Endabschnitt 5-3 geleitet wird, dass diese Eigenrotation verloren geht und das Schmutzwasser bei der Zulauföffnung 9 tangential und horizontal in das Sedimentationsbecken 4 eintritt, wobei eine etwaige vertikale Geschwindigkeitskomponente des eintretenden Schmutzwassers minimiert wird.
  • Mit Bezug zu den Figuren 6 und 7 werden im Folgenden Details des Ablaufs 7 erläutert:
    Der Ablauf 7 weist ein erstes Ablauf-Rohrstück 7-1 auf, bei welchem an einem Ende die Ablauföffnung 11 gebildet ist. Das erste Ablauf-Rohrstück 7-1 ist vertikal ausgerichtet. Die Normale der von der Ablauföffnung 11 gebildeten Fläche ist vertikal ausgerichtet. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zeigt die Normale der Fläche der Ablauföffnung 11 nach unten. Alternativ kann die Normale der Fläche der Ablauföffnung 11 jedoch auch nach oben zeigen. Am anderen Ende geht das erste Ablauf-Rohrstück 7-1 in ein längeres zweites Ablauf-Rohrstück über, welches horizontal ausgerichtet ist. Das zweite Ablauf-Rohrstück 7-2 geht wiederum in ein drittes Ablauf-Rohrstück 7-3 über, welches einen größeren Querschnitt aufweist. Das stromabwärtige Ende des dritten Ablauf-Rohrstücks 7-3 ist in die zweite Öffnung 8 der Seitenwand 2 eingesetzt.
  • Der Innendurchmesser des dritten Ablauf-Rohrstücks 7-3 beträgt 140 mm, der Innendurchmesser der Ablauföffnung 11, des ersten Ablauf-Rohstücks 7-1 und des zweiten Ablauf-Rohrstücks 7-2 beträgt jeweils 25 mm, und die Überlaufkante 13 ist 72 mm oberhalb der unteren Einmündung des zweiten Ablauf-Rohrstücks 7-2 in das dritte Ablauf-Rohrstück 7-3 angeordnet.
  • Der Ablauf 7 ist so in den Schlammabscheider 1 eingesetzt, dass sich die Ablauföffnung 11 im Mittelbereich E des Sedimentationsbeckens 4 befindet. Über den Ablauf 7 wird somit Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken 4 von der Mitte her abgeführt.
  • Der Ablauf 7 weist einen geringeren Querschnitt als der Zulauf 5 auf, so dass das Schmutzwasser 5 über den Zulauf 5 mit einer höheren Volumenrate zugeführt werden kann, als über den Ablauf 7 Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken 4 abgeführt wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Schlammabscheiders 1 ist das Verhältnis der kleinsten Querschnittsfläche des Zulaufs 5 zur kleinsten Querschnittsfläche des Ablaufs 7 sechs.
  • Im Betrieb des Schlammabscheiders 1 wird dem Sedimentationsbecken 4 Schmutzwasser insbesondere intermittierend zugeführt, so dass der Flüssigkeitsspiegel im Sedimentationsbecken 4 von einer minimalen Höhe zu einer maximalen Höhe ansteigt. Sobald der Flüssigkeitsspiegel den höchsten Punkt des Ablaufs 7 überschreitet, wird gleichzeitig Flüssigkeit über den Ablauf 7 aus dem Sedimentationsbecken 4 herausgeführt. Damit der Flüssigkeitsspiegel in dem Sedimentationsbecken 4 nicht über eine Grenzhöhe ansteigt, ist bei dem Ablauf 7 eine Überlauföffnung 14 vorgesehen, welche oberhalb der Ablauföffnung 11 angeordnet ist. Die Überlauföffnung 14 wird von einem Wehr 12 nach unten begrenzt, welches eine Überlaufkante 13 bildet. Das Wehr 12 befindet sich bei der Einmündung des zweiten Ablauf-Rohrstücks 7-2 in das dritte Ablauf-Rohrstück 7-3, wie es in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist.
  • Der obere Flüssigkeitsaustauschbereich C (siehe Figur 2) kann so definiert werden, dass er nach oben bis zu Überlaufkante 13 reicht.
  • Um einen minimalen Flüssigkeitsspiegel einzustellen, wenn kein Schmutzwasser über den Zulauf 5 zugeführt wird, kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Figur 8 gezeigt ist, eine Saugleitung 15 vorgesehen werden. Diese Saugleitung 15 ist gasdicht mit der Ablauföffnung 11 verbunden. Die Saugleitung 15 kann beispielsweise bei der Einmündung des zweiten Ablauf-Rohrstücks 7-2 in das dritte Ablauf-Rohrstück 7-3 an die Öffnung des zweiten Ablauf-Rohrstücks 7-2 angeschlossen werden (siehe Figur 7).
  • Auslaufseitig wird die Saugleitung 15 dann außerhalb der Seitenwand 2 nach unten, beispielsweise in ein Auffangbecken, geführt. Die Saugleitung 15 weist außerhalb der Seitenwand 2 eine Auslauföffnung 16 auf, die unterhalb der Ablauföffnung 11 angeordnet ist. Mittels der Saugleitung 15 kann durch den Saugheber-Effekt der Flüssigkeitsspiegel in dem Sedimentationsbecken 4 durch die Höhe der Ablauföffnung 11 unabhängig von dem höchsten Punkt des Ablaufs 7 festgelegt werden, wenn kein Schmutzwasser mehr über den Zulauf 5 zugeführt wird. Dieser Flüssigkeitsspiegel befindet sich dann in Höhe der Ablauföffnung 11, sofern der Flüssigkeitsspiegel in einem Auffangbecken, in welches die Auslassöffnung 16 mündet, unterhalb der Höhe der Ablauföffnung 11 liegt. Wenn dann wieder Schmutzwasser, beispielsweise einer Portalwaschanlage, dem Sedimentationsbecken 4 über den Zulauf 5 zugeführt wird, steigt der Flüssigkeitsspiegel an. Dieser Anstieg verlangsamt sich, wenn der Flüssigkeitsspiegel den höchsten Punkt des Ablaufs 7 überschritten hat, da dann über den Ablauf 7 Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken 4 herausgeführt wird. Der Volumenstrom des Ablaufs 7 ist jedoch wegen der geringeren Querschnittsfläche geringer als der über den Zulauf 5 zugeführte Volumenstrom des Schmutzwassers. Der Anstieg des Flüssigkeitsspiegels wird somit verlangsamt. Sollte der Flüssigkeitsspiegel die Höhe der Überlaufkante 13 überschreiten, läuft Flüssigkeit über die Überlauföffnung 14 ab. Wenn der Zustrom des Schmutzwassers über den Zulauf 5 endet, senkt sich der Flüssigkeitsspiegel bis zum höchsten Punkt des Ablaufs 7, oder, wenn die Saugleitung 15 verwendet wird, bis zur Ablauföffnung 11.
  • Zu dem Schlammabscheider 1 wurden Strömungssimulationen durchgeführt, um zu ermitteln, welche Strömungen sich im Sedimentationsbecken 4 einstellen. Bei der Simulation wurde davon ausgegangen, dass Flüssigkeit, genauer ein inkompressibles zweiphasiges Fluid aus Luft und Wasser, über den Zulauf 5 bei einem Umgebungsdruck von 1,013 bar zugeführt und über den Ablauf 7 abgeführt wird. Es wurde ein adaptives Netz an der freien Wasseroberfläche zugrundegelegt. Die instationäre Simulation wurde mit Zeitschritten von 0,025 s über eine Simulationszeit von 180 s durchgeführt. Dabei strömte Wasser mit 200 l/min ein. Über den Ablauf 7 stellte sich ein Volumenstrom von bis zu 12,8 l/min ein, welcher aus dem Sedimentationsbecken 4 herausgeführt wird. Die Zulauföffnung befand sich in einer Höhe von 1,67 m. Bis zu einer Höhe von 0,835 m über dem Boden des Sedimentationsbeckens 4 befanden sich sedimentierte Partikel.
  • Das Strömungsverhalten in dem Sedimentationsbecken 4, welches bei der Simulation beobachtet wurde, lässt sich wie folgt zusammenfassen:
    Durch den Zustrom der Flüssigkeit steigt der Flüssigkeitsspiegel an. Beim Einströmen entsteht eine Rotationsströmung. Hierdurch wird ein Unterdruckgebiet in der Mitte des Sedimentationsbeckens 4 erzeugt, aus dem die ausströmende Flüssigkeit über die Ablauföffnung 11 aus dem Sedimentationsbecken 4 herausgeführt wird. Zu Beginn des Einstromvorgangs ergibt sich neben der tangentialen Strömungsrichtung im Sedimentationsbecken 4 eine geringfügige vertikale Strömungsrichtung nach unten, welche sich jedoch wieder verringert, sobald sich die Rotationsströmung stabilisiert hat. Hat ein Flüssigkeitsvolumen das Sedimentationsbecken 4 umfangsseitig umrundet, ergibt sich eine geringe Strömung nach unten, wenn dieses Flüssigkeitsvolumen wieder auf zulaufende Flüssigkeit trifft.
  • Betrachtet man horizontale Querschnitte des Sedimentationsbeckens 4, ergibt sich aus mittlerer Höhe des Sedimentationsbeckens 4 im Wesentlichen keine Vertikalströmung nach unten oder nach oben. Es wird somit keine Sediment nach oben transportiert. Erst 125 mm unterhalb der Zulauföffnung 9 ergibt sich beim Einströmen des Fluids eine vertikale Strömungskomponente, die mit zunehmender Einströmdauer geringer wird. Betrachtet man einen Querschnitt in Höhe der Zulauföffnung 9, zeigt sich, dass sich zunächst im äußeren Randbereich umlaufend eine vertikale Strömungskomponente ausbildet, welche jedoch geringer wird, sobald sich ein horizontal umlaufender Zustromwirbel gebildet hat. In der Mitte bei der Ablauföffnung 11 bildet sich ein strömungsarmer Bereich, der im Wesentlichen keine Vertikalströmung aufweist. Eine Vertikalströmung ergibt sich nur durch die Flüssigkeit, welche über die Ablauföffnung 11 in das erste Ablauf-Rohrstück 7-1 in den Ablauf 7 eintritt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schlammabscheider
    2
    zylindrische Seitenwand
    3
    Boden
    4
    Sedimentationsbecken
    5
    Zulauf
    5-1
    erstes Zulauf-Rohrstück
    5-2
    zweites Zulauf-Rohrstück
    5-3
    drittes Zulauf-Rohrstück; Endabschnitt
    6
    erste Öffnung der Seitenwand
    7
    Ablauf
    7-1
    erstes Ablauf-Rohrstück
    7-2
    zweites Ablauf-Rohrstück
    7-3
    drittes Ablauf-Rohrstück
    8
    zweite Öffnung der Seitenwand
    9
    Zulauföffnung
    10
    Lamellen
    11
    Ablauföffnung
    12
    Wehr
    13
    Überlaufkante
    14
    Überlauföffnung
    15
    Saugleitung
    16
    Auslauföffnung
    17
    Sediment
    18
    Konusdeckel
    A
    unterer Sedimentbereich
    B
    Zwischenbereich
    C
    oberer Flüssigkeitsaustauschbereich
    R
    Radius des Sedimentationsbeckens
    Z
    Mittelpunkt
    Rz
    Radius der Zulauföffnung

Claims (15)

  1. Schlammabscheider (1) mit
    einem Sedimentationsbecken (4), das eine Seitenwand (2) und einen Boden (3) aufweist, wobei das Sedimentationsbecken (4) in vertikaler Richtung in einen unteren Sedimentbereich (A), einen Zwischenbereich (B) und einen oberen Flüssigkeitsaustauschbereich (C) unterteilt ist,
    einem Zulauf (5) zum Zuführen einer Feststoffpartikel führenden Flüssigkeit in das Sedimentationsbecken (4), der einen Endabschnitt (5-3) mit einer Zulauföffnung (9) aufweist,
    wobei die Zulauföffnung (9) in vertikaler Richtung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich (C) angeordnet ist und in einer horizontalen Ebene in einen Randbereich des Sedimentationsbeckens (4) in das Sedimentationsbecken (4) mündet und wobei der Endabschnitt (5-3) so ausgerichtet ist, dass die zugeführte Flüssigkeit tangential in das Sedimentationsbecken (4) einströmt, und
    einem Ablauf (7) zum Abführen von Flüssigkeit aus dem Sedimentationsbecken (4), der eine Ablauföffnung (11) aufweist, welche in vertikaler Richtung im oberen Flüssigkeitsaustauschbereich (C) angeordnet ist, wobei die Ablauföffnung (11) in einer horizontalen Ebene in einem Mittelbereich des Sedimentationsbeckens (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    in dem Endabschnitt (5-3) des Zulaufs (5) mehrere Lamellen (10) angeordnet sind.
  2. Schlammabscheider (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Endabschnitt (5-3) des Zulaufs (5) gerade ausgebildet ist.
  3. Schlammabscheider (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Endabschnitt (5-3) des Zulaufs (5) im Wesentlichen tangential in Bezug auf das Sedimentationsbecken(4) ausgerichtet ist.
  4. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Endabschnitt (5-3) des Zulaufs (5) im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
  5. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lamellen (10) parallel zueinander ausgerichtet sind.
  6. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lamellen (10) jeweils in Strömungsrichtung der zuzuführenden Flüssigkeit im Endabschnitt (5-3) angeordnet sind.
  7. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dass die Lamellen (10) ebene Strömungsleitflächen aufweisen, deren Normalen jeweils orthogonal zur axialen Richtung des Endabschnitts (5-3) ausgerichtet sind.
  8. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dass die Lamellen (10) den Endabschnitt (5-3) in einem Querschnitt in mehrere separate Strömungskanäle unterteilen.
  9. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lamellen (10) vertikal ausgerichtet sind.
  10. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Erstreckung der Lamellen (10) in axialer Richtung des Endabschnitts (5-3) größer ist als in einer Querschnittsrichtung des Endabschnitts (5-3).
  11. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verhältnis der kleinsten Querschnittsfläche des Zulaufs (5) zur kleinsten Querschnittsfläche des Ablaufs (7) in einem Bereich von 2 bis 10 liegt, insbesondere in einem Bereich von 4 bis 8 liegt.
  12. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ablauf (7) eine Überlauföffnung (14) aufweist, welche oberhalb der Ablauföffnung (11) angeordnet ist.
  13. Schlammabscheider (1) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ablauf (7) ein vertikal ausgerichtetes, erstes Ablauf-Rohrstück (7-1) aufweist, bei welchem auf einer Seite die Ablauföffnung (11) gebildet ist und welches auf der anderen Seite in ein horizontal ausgerichtetes zweites Ablauf-Rohrstück (7-2) übergeht, welches wiederum in ein drittes Ablauf-Rohrstück (7-3) mündet, welches einen größeren Querschnitt aufweist, und
    das dritte Ablauf-Rohrstück (7-3) oberhalb der Einmündung des zweiten Ablauf-Rohrstücks (7-2) ein Wehr (12) mit einer Überlaufkante (13) und die Überlauföffnung (14) aufweist.
  14. Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ablauf (7) eine Saugleitung (15) umfasst, die mit der Ablauföffnung (11) gasdicht verbunden ist und
    die Saugleitung (15) auslaufseitig in eine Auslauföffnung (16) mündet, welche unterhalb der Ablauföffnung (11) und oberhalb eines Bodens des Sedimentationsbeckens (2) angeordnet ist.
  15. Fahrzeugwaschanlage mit einem Schlammabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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